पहले सिद्धांतों से वोल्टेज नियामक - ट्रांजिस्टर में बिजली क्यों डाली जाती है?

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मैं इलेक्ट्रॉनिक्स के बारे में अपनी समझ को आगे बढ़ाने की कोशिश कर रहा हूं, इसलिए मैंने एक निश्चित वोल्टेज रेगुलेटर डिजाइन करने की कोशिश करने का फैसला किया, जो एक एम्पी या तो सप्लाई करने में सक्षम हो। मैंने इसे पहले सिद्धांतों से किसी भी तरह के संदर्भ के बिना एक साथ रखा है कि वोल्टेज नियामकों को आमतौर पर कैसे डिज़ाइन किया जाता है।

मेरे विचार थे:

एक निश्चित वोल्टेज संदर्भ प्रदान करने के लिए जेनर और रोकनेवाला।
तुलनित्र यह पता लगाने के लिए कि आउटपुट वोल्टेज लक्ष्य सीमा से ऊपर था।
ट्रांजिस्टर आपूर्ति को चालू और बंद करने के लिए।
जलाशय के रूप में कार्य करने के लिए संधारित्र।

इस बात को ध्यान में रखते हुए, मैंने इस निश्चित 5V रेगुलेटर को डिज़ाइन किया है, जो काम करता है:

हालाँकि मैंने जो नोटिस किया था, वह यह है कि इसकी कुछ सीमाएँ हैं जिन्हें मैं इसके कारण नहीं बता सकता:

V1 से इनपुट (इनपुट) मोटे तौर पर अलग-अलग वोल्टेज के बावजूद R2 (आउटपुट) पर वर्तमान के बराबर होता है। यह रैखिक वोल्टेज नियामकों के व्यवहार से मेल खाता है (यह है कि मैंने अभी क्या बनाया है?) लेकिन मुझे यकीन नहीं है कि ऐसा क्यों होता है। क्यू 2 से इतनी अधिक बिजली क्यों विघटित होती है, यह देखते हुए कि यह सिर्फ और सिर्फ स्विच ऑफ है?
जब V1 लगभग 7.5V से कम होता है, तो आउटपुट वोल्टेज कभी भी 5V थ्रेशोल्ड से नहीं टकराता है, बल्कि इसके बजाय लगभग 4V हो जाता है। मैंने अलग-अलग लोड के साथ यह कोशिश की है लेकिन यह बस उस इनपुट वोल्टेज के नीचे काम नहीं करता है। इसका कारण क्या है?

— बहुपद
स्रोत

मौजूदा उत्तर आपके द्वारा देखे जा रहे कारणों का पता पहले ही लगा लेते हैं। अपने opamp 'तुलनित्र' के आसपास थोड़ी सकारात्मक प्रतिक्रिया शुरू करने की कोशिश करें ताकि यह एक स्विचर की तरह थोड़ा और व्यवहार करने के लिए मजबूर कर सके - बस एक व्यायाम के रूप में ...

— brhans

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"तुलनित्र का पता लगाने के लिए ..." - आपके सर्किट में कोई तुलनित्र नहीं है, बस एक ऑप-एम्प है। यदि आप इसे एक वास्तविक तुलनित्र से प्रतिस्थापित करते हैं, तो आप अलग-अलग (आवश्यक रूप से बेहतर नहीं ) व्यवहार देख सकते हैं ।

— मार्सेलम

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ध्यान दें कि भले ही ट्रांजिस्टर केवल पूरी तरह से या पूरी तरह से बंद था, फिर भी यह एक रैखिक नियामक होगा - आप ट्रांजिस्टर का प्रतिरोध करने के बजाय तारों के प्रतिरोध का उपयोग करेंगे।

— user253751

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मैंने इसे पहले सिद्धांतों से किसी भी तरह के संदर्भ के बिना एक साथ रखा है कि वोल्टेज नियामकों को आमतौर पर कैसे डिज़ाइन किया जाता है।

एक अच्छी शुरुआत नहीं है, लेकिन आप वास्तव में सबसे रैखिक नियामकों के लगभग सटीक डिजाइन के साथ समाप्त हो गए हैं। लेकिन आप जिस "पहले सिद्धांत" के बारे में भूल गए हैं वह है MOSFET रैखिक क्षेत्र । क्या आपने सिम्युलेटर में इस बात की कोशिश की है? सिस्टम एक बिंदु पर बस जाएगा जहां ट्रांजिस्टर आधा-पर है, एक अवरोधक के रूप में शक्ति को नष्ट कर रहा है।

जब V1 लगभग 7.5V से कम होता है, तो आउटपुट वोल्टेज कभी भी 5V थ्रेशोल्ड से नहीं टकराता है, बल्कि इसके बजाय लगभग 4V हो जाता है। मैंने अलग-अलग लोड के साथ यह कोशिश की है लेकिन यह बस उस इनपुट वोल्टेज के नीचे काम नहीं करता है। इसका कारण क्या है?

इसे "ड्रॉपआउट वोल्टेज" कहा जाता है। यह सीमाओं के कारण है कि इनपुट रेल के कितने करीब है जो ओपैंप ड्राइविंग में सक्षम है; आप opamp के आउटपुट ट्रांजिस्टर में लगभग 0.7V खो देते हैं और MOSFET की दहलीज वोल्टेज के कारण एक और 0.7V।

आप प्राचीन, अप्रचलित 741 की तुलना में बेहतर ऑप-एम्प के साथ बेहतर करने में सक्षम हो सकते हैं। अन्यथा, आप डिजाइन करने की कोशिश कर रहे हैं जिसे एलडीओ कहा जाता है: कम-ड्रॉपआउट नियामक।

— pjc50
स्रोत

फेसपालम - ये सभी चीजें हैं जिन्हें मैं जानता था, लेकिन संदर्भ में लागू करने में विफल रहा। धन्यवाद।

— बहुपद

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मुझे यह उल्लेख करना चाहिए कि यह विशुद्ध रूप से एक सिम्युलेटर में डिज़ाइन किया गया था, और हाँ, ठीक यही होता है। मैं काफी पागल नहीं हूँ कि एक संदर्भ के संदर्भ के बिना वास्तविक भागों के साथ इस तरह से कुछ डालूं।

— बहुपद

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एक रेखीय नियामक मूल रूप से एक स्मार्ट अवरोधक है - ट्रांजिस्टर यहां रोकनेवाला का हिस्सा निभाता है।

— इकोनरवाल

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यह एक अच्छी शुरुआत क्यों नहीं है? (यह मानते हुए कि यह उत्पादन के लिए नहीं एक शौक / सीखने की परियोजना है)

— 20:25 पर user253751

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क्यू 2 से इतनी अधिक बिजली क्यों विघटित होती है, यह देखते हुए कि यह सिर्फ और सिर्फ स्विच ऑफ है?

क्योंकि यह एक स्विचिंग नियामक सर्किट नहीं है - यह एक रैखिक नियामक है जिसे आपने डिज़ाइन किया है।

V1 से इनपुट (इनपुट) मोटे तौर पर अलग-अलग वोल्टेज के बावजूद R2 (आउटपुट) पर वर्तमान के बराबर होता है। ऐसा लगता है कि रैखिक वोल्टेज नियामकों के व्यवहार से मेल खाता है (यह है कि मैंने अभी क्या बनाया है?)

हाँ आपके पास।

जब V1 लगभग 7.5V से कम होता है, तो आउटपुट वोल्टेज कभी भी 5V थ्रेशोल्ड को हिट नहीं करता है

आपको MOSFET चालू करने के लिए गेट पर (स्रोत के संबंध में) वोल्ट के एक जोड़े की आवश्यकता है। यह ऑप-एम्प से आना है और यह आने वाली पावर रेल की तुलना में अपने आउटपुट पर वोल्ट के बारे में "खो देता है"। इसलिए, यदि आप 5 वोल्ट का आउटपुट वोल्टेज चाहते हैं, तो आपको लगभग 8 वोल्ट की इनपुट आपूर्ति की आवश्यकता होती है और यह हल्के भार पर होगा।

भारी भार पर, गेट-सोर्स वोल्टेज को 3 या 4 वोल्ट की आवश्यकता हो सकती है। अब आपको शायद आने वाली आपूर्ति की आवश्यकता होगी जो नियामक आउटपुट को 5 वोल्ट पर रखने के लिए लगभग 10 वोल्ट है।

सरल नियामक के प्रति सम्मान रखें, विशेष रूप से जो कम ड्रॉप-आउट प्रकार हैं !!

— एंडी उर्फ
स्रोत

इसके अतिरिक्त ज़ेनर करंट 10v पर भी बहुत कम है, केवल 5ma पर, डिवाइस को 50ma के करीब निर्दिष्ट किया गया है। जेनर वोल्टेज कम रिवर्स धाराओं के साथ छोड़ देगा। यदि आप इस तरह की एक विस्तृत श्रृंखला की उम्मीद कर रहे हैं तो मैं इसके बजाय वोल्टेज संदर्भ डिवाइस का उपयोग करूंगा।

— ट्रेवर_जी

"साधारण नियामक के लिए सम्मान है" - वास्तव में! मैं वास्तव में सराहना नहीं करता था कि विनम्र LDO में कितना इंजीनियरिंग जाता है!

— बहुपद

हाँ, इंजीनियरिंग का एक बहुत कुछ है। हमने यहां स्थिरता, PSRR या शोर के बारे में बात करना भी शुरू नहीं किया है।

— 14:50 बजे pjc50

आप P_channel पावर MOSFET आज़मा सकते हैं। चूंकि INVERTING_MODE में चलता है, इसलिए N_channel IRFP054 का उपयोग कैसे किया जाता है, इसकी तुलना में, आपको OpAmp के इनपुट को फ्लिप करना होगा।

— analogsystemsrf

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यह शायद ध्यान देने योग्य है कि भले ही MOSFET को इसके रैखिक क्षेत्र के बजाय एक स्विच के रूप में उपयोग किया जाए, फिर भी इसे महत्वपूर्ण गर्मी को फैलाना होगा , क्योंकि आप वोल्टेज स्रोत से संधारित्र को चार्ज करने की कोशिश करेंगे, जो कभी नहीं हो सकता 50% से अधिक कुशल हो।

— पेरीसिनथियन

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डिजाइन ठीक है एफईटी एलडीओ को छोड़ने के अलावा बीजेटी एलडीओ की तुलना में कम हो सकता है, लेकिन एफईटी मुआवजा स्थिरता के लिए सीमित सीमा ईएसआर की मांग कर सकता है और प्रतिक्रिया के लिए कुछ लहर की अनुमति दे सकता है।

आप कम आरडीएसएनओ स्विच और कम डीसीआर चोक के साथ प्रारंभकर्ता की अच्छी पसंद द्वारा इसे 98% तक कुशल बना सकते हैं। अब आपके पास हिरन नियामक है। यहाँ सिमुलेशन

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75
स्रोत

यह वास्तव में पुराना उत्तर है, लेकिन मैं वास्तव में आश्वस्त नहीं हूं कि यह हिरन नियामक है। इसमें केवल एक स्विचिंग तत्व होता है, और ट्रांजिस्टर अभी भी महत्वपूर्ण मात्रा में शक्ति को नष्ट कर देता है।

— हार्ट

@Felthry मेरे सिमुलेशन पर संदेह क्यों करें, माउस के साथ जेनर Vz की जांच करें, Tranny को स्कोप में जोड़ें, वॉट्स अधिकतम को प्रदर्शित करने के लिए गुंजाइश बदलें, Vce, Ice के लिए मिनट, वेरिएबल इनपुट त्रिकोण इनपुट V पर ध्यान दें और 0.7 से 1.9A तक स्पंदित लोड करें, फिर NPN बदलें। NFET (हटाएं, FET ड्रा करें) ग्राम को 1 से 5 में बदलें और स्कोप में जोड़ें, वॉट्स मिनट में बदल दें, अधिकतम, L में DCR जोड़ें, शिफ्ट के साथ हिस्से के कोने को खींचें या ^ कुंजी? रबर बैंड मोड को सिकोड़ने या घुमाने के लिए। सिद्ध करें कि यह काम करता है या आप इसे कितना बेहतर बना सकते हैं। लो ESR जोड़ने के लिए कैप बदलें फिर लोअर ESR के साथ 0.1uF जोड़ें।

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

अच्छी तरह से एक बात के लिए मैं सिर्फ ट्रांजिस्टर के ऊपर मंडराते हुए देख सकता हूं कि यह शॉर्ट व्रट्स में 20 वाट से ऊपर की ओर फैल रहा है और नियमित रूप से कई वाटों को भंग कर रहा है, जो एक स्विचिंग कनवर्टर में नहीं होना चाहिए। अजीब बात है, आप फालस्टेड सिम्युलेटर पर ट्रांजिस्टर में बिजली अपव्यय को ग्राफ नहीं कर सकते।

— चूल्हा

आप वेट को स्कोप स्केल में देख सकते हैं, लेकिन FET में प्लॉट पॉवर, यहां PFV के साथ 90% दक्षता 125W लोड पल्स फुल स्टेप 50% के लिए 2V रिपल इनपुट और 5 mV रिपल आउटपुट के साथ ट्विस्ट किया गया है। tinyurl.com/ya5gyufe । कुछ हिस्सों में ईएसआर शामिल हैं, एफईटी पसंद महत्वपूर्ण है। @ फ़ेल्थ्री

— टोनी स्टीवर्ट सननीस्की गुय EE75

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शक्ति को ट्रांजिस्टर में डंप किया जाता है क्योंकि यह श्रृंखला तत्व है, इसलिए लोड के लिए सभी वर्तमान को इसके माध्यम से जाना पड़ता है, साथ ही साथ इसे इनपुट वोल्टेज और आउटपुट वोल्टेज के बीच के अंतर को छोड़ना पड़ता है।

— मार्टिन
स्रोत

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इसका कारण क्या है?

V1 पर आप के लिए आपूर्ति करने के साथ, opamp पर अधिकतम उत्पादन वोल्टेज और आप MOSFETs गेट v1 है। MOSFET को काम करने के लिए कुछ वीजीएस की आवश्यकता होगी, जो आमतौर पर इस्तेमाल किए गए MOSFET के आधार पर 2 से 5 v तक की रेत होती है। बिट्स के लिए 0.7v और डार्लिंगटन के लिए 1.3v।

इसका मतलब है कि अधिकतम MOSFETs स्रोत देख सकते हैं v1 - 2 से 5v है। ठीक वैसा ही जैसा आपने देखा।

— dannyf
स्रोत